锅炉过热汽温对象自适应逆控制-动力机械及工程专业论文.docxVIP

models actively in order to guarantee the veracity. Inverse dynamics fuzzy rules model identification method and fuzzy controllers based on inverse dynamics fuzzy rules model are applied to model and control the gas stove, supercritical pressure boiler’s superheat steam temperature, the results testify the validity of identification method and fuzzy controllers. Keywords: Superheated steam temperature, inverse dynamic, fuzzy rule model, adaptive inverse control 目 录 中文摘要 I 英文摘要II 1 绪 论 1 1.1 课题的背景及研究意义 1 1.2 自适应逆控制的发展和应用 2 1.3 本文研究内容的安排 4 2 基于模糊规则模型的过热汽温建模 6 2.1 引言 6 2.2 模糊规则模型的离线辨识 7 2.2.1 系统辨识的定义 7 2.2.2 T-S 模糊模型系统辨识的类型 7 2.2.3 T-S 模糊规则模型的数学表达与推理 8 2.2.4 基于熵聚类的输入空间模糊划分 10 2.2.5 模糊规则模型动态参数的辨识 12 2.2.6 定义模糊模型性能指标 12 2.2.7 模糊规则模型的初步验证 14 2.3 模糊规则模型的在线辨识 16 2.3.1 模糊规则模型的在线辨识的方法 16 2.3.2 仿真算例 17 3 基于热力系统逆动力学的模糊规则模型建模 22 3.1 引言 22 3.2 热力系统逆动力学的定义 22 3.3 系统可逆性的描述 22 3.3.1 可逆性的定义 23 3.3.2 奇异性定义 23 3.3.3 可逆性判定定理 24 3.4 热力系统逆动力学模型的结构 24 3.4.1 逆动力学建模结构的描述 24 3.4.2 逆动力学模型结构的描述 25 3.5 汽温对象逆动力学过程在线辨识 26 3.5.1 时变非线性汽温对象逆动力学 26 3.5.2 大延时汽温对象逆动力学 28 4 基于模糊规则模型的自适应逆控制 30 4.1 引言 30 4.2 锅炉过热汽温常规控制系统概述 30 4.2.1 锅炉过热汽温的工作原理及常规控制手段 30 4.2.2 常规控制通常存在的弱点 31 4.3 过热汽温直接逆控制系统 31 4.3.1 带松弛因子的直接逆控制的结构 31 4.3.2 带松弛因子直接逆控制系统的缺点 33 4.4 过热汽温的自适应逆控制系统 33 4.4.1 自适应逆控制的结构 33 4.4.2 带参考轨迹的自适应逆控制系统结构 35 4.4.3 延迟量Δ的确定 36 4.4.4 自适应模糊规则模型的逆控制的步骤 37 4.4.5 系统仿真 38 5 结论与展望 41 5.1 结论 41 5.2 展望 41 致 谢 43 参考文献 44 附 录 49 PAGE PAGE 10 1 绪 论 1.1 课题的背景及研究意义 锅炉过热汽温的准确控制是保证火电机组设备安全和经济运行的必要措施和 手段。随着火电机组单机容量和参数的提高以及系统本体的复杂化，锅炉过热汽 温对象越来越表现出非线性、慢时变、大迟延和不确定性的特性。为了适应这种 要求，近年来国内外对大型火电机组优化控制的研究十分活跃，但日前广泛应用 的优化控制策略仍然基于常规的线性 PID 控制器，难于取得优良的控制品质，严 重影响了机组的安全、经济运行。究其原因为： ①传统的 PID 控制系统，只是根据锅炉过热汽温系统某一负荷点上的对象特 性(传递函数)来设计的，但其状态大范围变化时，动态特性往往变化较大，即被控 对象存在严重的非线性，因此，常规 PID 控制系统在机组的整个负荷范围内不可 能是全局最优的； ②PID 控制规律是线性的，而锅炉过热汽温对象具有强烈的非线性，无论对常 规控制系统如何优化，总是突破不了用线性控制器来控制非线性对象的这一局限 性，控制品质提高必定会受到限制，要进一步提高控制品质，应研究采用基于热 力系统非线性模型的新型优化控制系统。 近年来，由于模糊规则模型具有较强的逼近非线性函数的能力，人们尝试采 用模糊规则模型建立热工过程的非线性模型，并研究在常规